LED-leriň iş prinsipinden, epitaksial plastinka materialynyň LED-iň esasy bölegi bolup durýandygy aýdyň görünýär. Aslynda, tolkun uzynlygy, ýagtylyk we öňe naprýaženiýe ýaly esasy optoelektron parametrler esasan epitaksial material tarapyndan kesgitlenýär. Epitaksial plastinka tehnologiýasy we enjamlary önümçilik prosesi üçin örän möhümdir, metal-organik himiki bug çökündisi (MOCVD) III-V, II-VI birleşmeleriniň we olaryň garyndylarynyň inçe monokristal gatlaklaryny ösdürip ýetişdirmegiň esasy usulydyr. Aşakda LED epitaksial plastinka tehnologiýasyndaky geljekki käbir meýiller görkezilen.
1. Iki ädimli ösüş prosesiniň kämilleşdirilmegi
Häzirki wagtda täjirçilik önümçiligi iki tapgyrly ösüş prosesini ulanýar, ýöne birbada ýüklenip bilinýän substratlaryň sany çäkli. 6 waferli ulgamlar kämilleşen bolsa-da, 20 töweregi waferi işläp çykarýan enjamlar henizem işlenip düzülýär. Waferleriň sanynyň köpeldilmegi köplenç epitaksial gatlaklarda deňsizligiň ýeterlik däldigine getirýär. Geljekki ösüşler iki ugra gönükdiriler:
- Bir reaksiýa kamerasyna has köp substrat ýüklemäge mümkinçilik berýän tehnologiýalary işläp düzmek, olary uly möçberli önümçilik we çykdajylary azaltmak üçin has amatly etmek.
- Ýokary derejede awtomatlaşdyrylan, gaýtalanýan ýeke wafer enjamlaryny ösdürmek.
2. Gidrid Bug Fazasynyň Epitaksiýasy (HVPE) Tehnologiýasy
Bu tehnologiýa pes dislokasiýa dykyzlygy bolan galyň plýonkalaryň çalt ösmegine mümkinçilik berýär, olar bolsa beýleki usullary ulanyp gomeopitaksial ösüş üçin substrat bolup hyzmat edip biler. Mundan başga-da, substratdan bölünen GaN plýonkalary köpçülikleýin GaN monokristal çiplerine alternatiwa bolup biler. Şeýle-de bolsa, HVPE-niň galyňlygy takyk gözegçilikde saklamakda kynçylyk we GaN materialynyň arassalygynyň has-da gowulanmagyna päsgel berýän korroziw reaksiýa gazlary ýaly kemçilikleri bar.
Si bilen lehimlenen HVPE-GaN
(a) Si bilen lehimlenen HVPE-GaN reaktorynyň gurluşy; (b) 800 μm galyňlykdaky Si bilen lehimlenen HVPE-GaN-iň şekili;
(c) Si bilen lehimlenen HVPE-GaN-iň diametri boýunça erkin daşaýjylaryň konsentrasiýasynyň paýlanyşy
3. Selektiw epitaksial ösüş ýa-da lateral epitaksial ösüş tehnologiýasy
Bu usul dislokasiýa dykyzlygyny has-da azaldyp we GaN epitaksial gatlaklarynyň kristal hilini gowulandyryp biler. Bu proses aşakdakylary öz içine alýar:
- Laýyk substratda (safir ýa-da SiC) GaN gatlagyny goýmak.
- Üstüne polikristal SiO₂ maska gatlagyny goýmak.
- GaN penjirelerini we SiO₂ maska zolaklaryny döretmek üçin fotolitografiýa we oýuk ulanmak.Soňraky ösüşde GaN ilki penjirelerde dikligine, soňra bolsa SiO₂ zolaklarynyň üstünde gapdal taýdan ösýär.
XKH-nyň GaN-on-Sapphire waferi
4. Pendeo-Epitaksiýa tehnologiýasy
Bu usul, substrat bilen epitaksial gatlagyň arasyndaky tor we termal deňsizlik sebäpli ýüze çykýan tor kemçiliklerini ep-esli azaldýar we GaN kristalynyň hilini has-da ýokarlandyrýar. Ädimler aşakdakylary öz içine alýar:
- Iki ädimli proses arkaly laýyk substratda (6H-SiC ýa-da Si) GaN epitaksial gatlagyny ösdürmek.
- Epitaksial gatlagyň substrata çenli selektiw aşındyrylmagyny ýerine ýetirmek, sütun (GaN/bufer/substrat) we hendek gurluşlaryny alternatiw döretmek.
- Asyl GaN sütünleriniň gapdallaryndan gapdal tarapa uzalyp gidýän we okoplaryň üstünde asylýan goşmaça GaN gatlaklarynyň ösmegi.Maska ulanylmaýandygy sebäpli, bu GaN bilen maska materiallarynyň arasyndaky gatnaşygyň öňüni alýar.
XKH-nyň GaN-on-Cilicon waferi
5. Gysga tolkunly UV LED epitaksial materiallarynyň işlenip düzülmegi
Bu bolsa UB şöhlesi bilen täsirlenýän fosfor esasly ak LED-ler üçin berk esas döredýär. Köp ýokary netijeli fosforlar UB şöhlesi bilen täsirlenip, häzirki YAG:Ce ulgamyndan has ýokary ýagtylyk netijeliligini üpjün edip, şeýlelik bilen ak LED-leriň işini ýokarlandyrýar.
6. Köp kwantly guýularyň (MQW) çip tehnologiýasy
MQW gurluşlarynda dürli kwantum guýularyny döretmek üçin ýagtylyk çykarýan gatlagyň ösüşi wagtynda dürli garyndylar goşulýar. Bu guýulardan çykýan fotonlaryň rekombinasiýa edilmegi gönüden-göni ak ýagtylygy öndürýär. Bu usul ýagtylyk netijeliligini ýokarlandyrýar, çykdajylary azaldýar we gaplamany we zynjyryň dolandyrylmagyny ýönekeýleşdirýär, emma tehniki taýdan has uly kynçylyklary döredýär.
7. “Fotonlary gaýtadan işlemek” tehnologiýasynyň işlenip düzülmegi
1999-njy ýylyň ýanwarynda Ýaponiýanyň “Sumitomo” kompaniýasy ZnSe materialyny ulanyp ak LED işläp düzdi. Bu tehnologiýa ZnSe monokristal substratynda CdZnSe inçe plýonkasyny ösdürmegi öz içine alýar. Elektrikleşdirilende, plýonka gök şöhle çykarýar, ol bolsa ZnSe substraty bilen özara täsirleşip, goşmaça sary şöhle öndürýär we netijede ak şöhle emele gelýär. Şonuň ýaly-da, Boston uniwersitetiniň Fotonika ylmy-barlag merkezi ak şöhle döretmek üçin gök GaN-LED-de AlInGaP ýarymgeçiriji birleşmesini goýdy.
8. LED epitaksial wafer prosesiniň akymy
① Epitaksial wafer öndürmek:
Substrat → Gurluş dizaýny → Bufer gatlagynyň ösüşi → N-tipli GaN gatlagynyň ösüşi → MQW ýagtylyk çykarýan gatlagyň ösüşi → P-tipli GaN gatlagynyň ösüşi → Ýuwutmak → Synag (fotolüminesens, rentgen şöhlesi) → Epitaksial plastinka
2 Çip öndürmek:
Epitaksial plastinka → Maskanyň dizaýny we öndürilişi → Fotolitografiýa → Ion aşındyrmasy → N-tipli elektrod (çökdürme, ýumşatma, aşındyrma) → P-tipli elektrod (çökdürme, ýumşatma, aşındyrma) → Käseleme → Çipleri barlamak we derejelemek.
ZMSH-nyň GaN-on-SiC waferi
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 25-nji iýuly